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A synthesis of tissue-preservation effects on carbon and nitrogen stable isotope signatures

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Abstract:

Stable-isotope analysis is a powerful method for characterizing flows of mass and energy through ecosystems. Long-term food-web studies using stable isotopes are valuable but rare because the required samples are not readily available. We examine the feasibility of using preserved specimens from natural-history collections as a source of long-term data for food-web studies and test whether chemical preservation affects the stable-isotope signature of tissues. We experimentally determined the effects of tissue preservation and fixation with 75% ethanol and 10% formalin, respectively, on 13C and 15N of three aquatic consumers: Sacramento sucker, Catostomus occidentalis, Asian clam, Corbicula fluminea, and a caddisfly, Hydropsyche sp. Using both our results and previously published literature results, we characterize preservation effects across many different consumer taxa including invertebrates, fish, and birds. Overall, only formalin fixation systematically affected isotope signature, causing an average depletion of 1.65‰ in 13C, a bias that can easily be corrected for prior to interpreting data. Preservation affected mean 15N values with far lower frequency and magnitude, although variability increased with preservation for some taxa but not others. These findings suggest that preserved specimens may be used for stable-isotope analysis and open up the possibility of using archived collections to reconstruct food webs and biogeochemical changes at scales of tens to hundreds of years.

L'analyse des isotopes stables est une méthode puissante qui permet de caractériser les flux de masse et d'énergie dans les écosystèmes. Les études à long terme des réseaux alimentaires à l'aide d'isotopes stables sont précieuses, mais rares, car les échantillons requis ne sont pas facilement disponibles. Nous avons examiné la faisabilité d'utiliser des spécimens conservés dans les collections d'histoire naturelle comme source de données à long terme pour les analyses de réseaux alimentaires et nous avons vérifié si les agents de conservation chimique utilisés affectent les signatures d'isotopes stables des tissus. Nous avons déterminé expérimentalement les effets de la conservation et de la fixation dans l'éthanol 75 % et le formol 10 % sur 13C et 15N chez trois consommateurs aquatiques : le meunier de Sacramento, Catostomus occidentalis, la moule asiatique, Corbicula fluminea, et le trichoptère, Hydropsyche sp. Nos résultats et des travaux antérieurs dans la littérature nous ont permis de décrire les effets de la conservation chez un grand nombre de taxons de consommateurs, dont des invertébrés, des poissons et des oiseaux. En général, seule la fixation au formol affecte systématiquement la signature isotopique, causant une réduction de 1,65 ‰ de 13C, une erreur qui peut facilement être corrigée avant l'interprétation des données. La conservation affecte les valeurs moyennes de 15N beaucoup moins fréquemment et moins fortement, bien que la variabilité augmente avec la durée de la conservation chez quelques taxons, mais pas chez d'autres. Ces résultats laissent espérer que des spécimens de collection pourront éventuellement être utilisés dans les analyses d'isotopes stables; on peut donc envisager la possibilité de se servir des collections de musée pour reconstruire les réseaux alimentaires et les changements biogéochimiques sur des échelles de dizaines à des centaines d'années.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: February 1, 2002

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nrc/cjz/2002/00000080/00000002/art00022
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